DE102015209729B3 - Microfluidic, multi-parametric sensor system for the determination of biofilm formation in fluids - Google Patents
Microfluidic, multi-parametric sensor system for the determination of biofilm formation in fluids Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015209729B3 DE102015209729B3 DE102015209729.3A DE102015209729A DE102015209729B3 DE 102015209729 B3 DE102015209729 B3 DE 102015209729B3 DE 102015209729 A DE102015209729 A DE 102015209729A DE 102015209729 B3 DE102015209729 B3 DE 102015209729B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- biofilm formation
- adhesion
- determining
- sensor device
- fluids
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N Thiamine Natural products CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000013028 medium composition Substances 0.000 description 1
- 238000011169 microbiological contamination Methods 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- KYMBYSLLVAOCFI-UHFFFAOYSA-N thiamine Chemical compound CC1=C(CCO)SCN1CC1=CN=C(C)N=C1N KYMBYSLLVAOCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003495 thiamine Drugs 0.000 description 1
- 235000019157 thiamine Nutrition 0.000 description 1
- 239000011721 thiamine Substances 0.000 description 1
- 230000004222 uncontrolled growth Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/008—Monitoring fouling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der Biofilmbildung an Oberflächen in Fluiden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein mikrofluidisches, multiparametrisches Sensorsystem zur Bestimmung der Biofilmbildung, wobei die Bestimmung verschiedener Parameter unter standardisierten Bedingungen erfolgt, um eine genaue Aussage zur Biofilmbildung an Oberflächen treffen zu können.The invention relates to a system and method for determining biofilm formation on surfaces in fluids. In particular, the invention relates to a microfluidic multiparametric sensor system for determining biofilm formation, the determination of various parameters being carried out under standardized conditions in order to be able to make an accurate statement on biofilm formation on surfaces.
Description
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Bestimmung der Biofilmbildung an Oberflächen in Fluiden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein mikrofluidisches, multiparametrisches Sensorsystem zur Bestimmung der Biofilmbildung, wobei die Bestimmung verschiedener Parameter unter standardisierten Bedingungen erfolgt, um eine genaue Aussage zur Biofilmbildung an Oberflächen treffen zu können.The invention relates to a system and method for determining biofilm formation on surfaces in fluids. In particular, the invention relates to a microfluidic multiparametric sensor system for determining biofilm formation, the determination of various parameters being carried out under standardized conditions in order to be able to make an accurate statement on biofilm formation on surfaces.
Mikroorganismen adhärieren an Oberflächen und bilden dabei einen Biofilm aus. Dies ist insbesondere risikobehaftet bei Produkten, welche in direkten Kontakt mit Verbrauchern kommen, denn es besteht das Risiko eines unkontrollierten Ablösens des Biofilms und damit verbundener Freisetzung von Kontaminaten. Ein Beispiel für solche sensitiven Oberflächen sind etwa solche, die mit Trinkwasser in Berührung kommen. Auch im Bereich der Lebensmittelproduktion spielt die Hygiene eine besondere Rolle, wobei Kontaminationen in der Produktion frühzeitig erkannt werden müssen, um das Auftreten gesundheitlicher Risiken zu erkennen und zugleich größere Verluste zu vermeiden.Microorganisms adhere to surfaces and form a biofilm. This is particularly risky for products that come into direct contact with consumers, because there is a risk of uncontrolled detachment of the biofilm and concomitant release of contaminants. An example of such sensitive surfaces are, for example, those which come into contact with drinking water. Hygiene also plays a special role in the area of food production, whereby contamination in production must be recognized early in order to detect the occurrence of health risks and at the same time to avoid greater losses.
Um entsprechende gesundheitliche Risiken zu minimieren, wird daher ein hoher Aufwand zur Reinigung und Desinfektion betroffener Oberflächen betrieben, wobei es dabei zu Umweltbelastungen und reinigungsbedingten Stillstandszeiten kommt. Sie betragen etwa im Bereich der milchverarbeitenden Industrie 15 bis 40% der Gesamtproduktionszeit.In order to minimize the corresponding health risks, therefore, a high effort for the cleaning and disinfection of affected surfaces is operated, which leads to environmental pollution and cleaning-related downtime. In the milk processing industry, for example, they account for 15 to 40% of the total production time.
Um eine bessere Planung der notwendigen Reinigungsprozeduren und eine Überwachung hinsichtlich auftretender Kontaminationen in der Produktion vornehmen zu können, ist eine Bestimmung der Biofilmbildung notwendig.In order to be able to better plan the necessary cleaning procedures and to monitor contamination occurring in production, a determination of biofilm formation is necessary.
Hierzu werden zumeist Proben entnommen, welche aufwändig ex situ in Laboren analysiert werden. Die so gewonnenen Ergebnisse werden jedoch meist zeitverzögert erzielt. Zudem bietet die stichprobenhafte Entnahme von Proben kein realistisches Abbild der vor Ort herrschenden Bedingungen. Des Weiteren geben diese Stichproben keinerlei Aussagen über das Ausmaß der Biofilmbildung sondern nur über die aufgetretene mikrobiologische Verunreinigung im gesamten System.For this purpose, samples are usually taken, which are laboriously analyzed ex situ in laboratories. However, the results obtained are usually achieved with a time delay. In addition, sample sampling does not provide a realistic reflection of the local conditions. Furthermore, these samples give no information about the extent of biofilm formation but only about the occurrence of microbiological contamination throughout the system.
Alternativ hierzu werden auch Biofilmsensoren in den entsprechenden Anlagen direkt eingesetzt.Alternatively, biofilm sensors are used directly in the corresponding systems.
So offenbart die
Die
Die
Bekannt sind auch Biofilmsensoren wie etwa der Biofilm Sensor der Fa. Chemtract (Chemtract Inc. USA), welche eine Änderung des elektrischen Potentials bei Besiedlung des Sensors registrieren.Also known are biofilm sensors, such as the biofilm sensor from Chemtract (Chemtract Inc. USA), which register a change in the electrical potential when the sensor is colonized.
Das beschriebene, sensorbasierte Biofilm-Monitoring weist dabei jedoch entscheidende Nachteile auf. So sind zum einen die eingesetzten Sensoren kostenintensiv und erlauben zumeist nur die Bestimmung eines Parameters. Weiterhin sind die Sensoren entsprechend dimensioniert, sodass das Einbringen des Sensors in die Anlage zu einer Erzeugung einer künstlichen Störstelle und damit zu veränderten Strömungsverhältnissen führt. Dadurch wird zumeist eine Biofilmbildung begünstigt, sodass eine repräsentative Aussage zur Besiedlung an sensiblen Stellen nur schwer möglich ist.However, the described sensor-based biofilm monitoring has significant disadvantages. On the one hand, the sensors used are expensive and usually allow only the determination of one parameter. Furthermore, the sensors are dimensioned accordingly, so that the introduction of the sensor into the system leads to the generation of an artificial defect and thus to changed flow conditions. As a result, biofilm formation is usually favored, so that a representative statement on colonization at sensitive sites is difficult.
Es besteht daher die Aufgabe, ein System und ein Verfahren zur Überwachung der Biofilmbildung anzugeben, welches die im Stand der Technik benannten Nachteile überwindet.It is therefore the object to provide a system and a method for monitoring biofilm formation, which overcomes the disadvantages mentioned in the prior art.
Die Aufgabe wird durch ein System gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The object is achieved by a system according to claim 1 and a method according to claim 7. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft dabei ein System zur Bestimmung der Biofilmbildung in Fluiden mit einer modular aufgebauten Durchflusskammer umfassend zumindest eine Messanordnung, wobei die Messanordnung zumindest zwei Sensoreinrichtungen umfasst, welche ausgebildet sind zur Erfassung von Parametern ausgewählt aus Adhäsion, elektrischer Leitfähigkeit, Kapazität, Trübung, Sauerstoff-Gehalt, Impedanz, und Temperatur, wobei zumindest ein Parameter ausgewählt aus Adhäsion, elektrischer Leitfähigkeit, Kapazität und Trübung, Sauerstoff-Gehalt, Impedanz, und Temperatur, erfasst wird. Bevorzugt erfolgt zumindest die Erfassung der Adhäsion. Dabei gelangt das Fluid über einen Einlass in die definierte, fluidische Kammer. Es überströmt alle in der Kammer befindlichen Sensoren und Mikroorganismenadhäsion bzw. Biofilmbildung können stattfinden.A first aspect of the invention relates to a system for determining biofilm formation in fluids having a modular flow chamber comprising at least one measuring arrangement, wherein the measuring arrangement comprises at least two sensor devices which are designed to detect parameters selected from adhesion, electrical conductivity, capacitance, turbidity , Oxygen content, impedance, and temperature, wherein at least one parameter selected from adhesion, electrical conductivity, capacitance and turbidity, oxygen content, impedance, and temperature, is detected. Preferably, at least the detection of the adhesion takes place. The fluid passes through an inlet into the defined, fluidic chamber. It overflows all located in the chamber sensors and microorganism adhesion or biofilm formation can take place.
Unter einem Fluid werden erfindungsgemäß Flüssigkeiten verstanden.Under a fluid liquids are understood according to the invention.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoreinrichtung zur Bestimmung der Adhäsion eine Quarzkristall-Mikrowaage (QCM).In a first embodiment of the invention, the sensor device for determining the adhesion is a quartz crystal microbalance (QCM).
Quarzkristall-Mikrowaagen (QCM) sind Mikrowaagen, deren Sensor auf einem Schwingquarz basiert. Dabei wird die piezoelektrische Eigenschaft von Quarz genutzt. Die Resonanzfrequenz des Schwingquarzes ist abhängig von der Masse des auf der Oberfläche adsorbierten Materials. Die Frequenz der Schwingung des Quarzes ist dabei von der Dicke des Kristalls abhängig. Dabei ist die Frequenz zu der Dicke des Quarzes umgekehrt proportional. Durch Änderung der Dicke des Quarzes (bspw. durch Aufwachsen eines Biofilms) korreliert diese Änderung direkt mit einer Veränderung in der Frequenz. Diese Frequenzänderung kann dabei präzise quantifiziert und so zur exakten Massenbestimmung herangezogen werden (Sauerbrey-Gleichung). Vorliegend wird somit unter Verwendung der QCM quantitativ die Absorption des Biofilms auf dem Quarz erfasst, wodurch Rückschlüsse über die Menge an anhaftender Biomasse möglich sind.Quartz crystal microbalances (QCM) are microbalances whose sensor is based on a quartz crystal. The piezoelectric property of quartz is used. The resonant frequency of the quartz crystal is dependent on the mass of material adsorbed on the surface. The frequency of the vibration of the quartz depends on the thickness of the crystal. The frequency is inversely proportional to the thickness of the quartz. By changing the thickness of the quartz (eg, by growing a biofilm), this change correlates directly with a change in frequency. This frequency change can be precisely quantified and used for exact mass determination (Sauerbrey equation). In the present case, therefore, the absorption of the biofilm on the quartz is quantitatively detected using the QCM, whereby conclusions about the amount of adhering biomass are possible.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoreinrichtung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit ein Leitfähigkeitsdetektor. Dazu wird der Stromfluss zwischen, in definierten Abständen angeordneten Elektroden gemessen.In a further embodiment of the invention, the sensor device for determining the electrical conductivity is a conductivity detector. For this purpose, the current flow is measured between electrodes arranged at defined intervals.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoreinrichtung zur Bestimmung der optischen Dichte ein optischer Sensor. Hierbei sind sich in einem definierten Abstand verschiedene LED’s gegenübergestellt, wobei eine als Detektor eingesetzt wird und über eine definierte Einschaltdauer der Dioden die Intensität variiert.In a further embodiment of the invention, the sensor device for determining the optical density is an optical sensor. In this case, different LEDs are compared in a defined distance, one being used as a detector and the intensity varies over a defined duty cycle of the diodes.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Durchflusskammer einen transparenten Bereich zur mikroskopischen Inspektion auf. Der transparente Bereich dient dabei der Möglichkeit der mikroskopischen Beobachtung der Adhäsion. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung von Mikroorganismen mit fluoreszierenden Eigenschaften, welche die Beobachtung erleichtern. In der Regel wird eine Fluorochromierung der visuellen Inspektion vorgeschaltet.In a further embodiment of the invention, the flow chamber has a transparent region for microscopic inspection. The transparent area serves the possibility of microscopic observation of the adhesion. This is particularly advantageous in the use of microorganisms having fluorescent properties which facilitate observation. As a rule, fluorochromatization is connected upstream of the visual inspection.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Sensoreinrichtung zumindest zwei Elektroden mit definiertem Abstand zur Messung elektrischer Parameter auf. Durch den fest definierten Abstand der Elektroden können eine Vielzahl von elektrischen Parametern ermittelt werden, wie Widerstand, Leitfähigkeit, Kapazität und dergleichen.In a further embodiment of the invention, the sensor device has at least two electrodes with a defined distance for the measurement of electrical parameters. By the well-defined distance of the electrodes, a variety of electrical parameters can be determined, such as resistance, conductivity, capacity and the like.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Biofilmbildung in Fluiden unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems umfassend:
- – Kontaktieren der Messordnung mit dem Fluid, wobei über die Sensoreinrichtung die zu bestimmenden Parameter gemessen werden,
- – Zeitgleiches Erfassen von zumindest zwei Parametern ausgewählt aus Adhäsion, elektrischer Leitfähigkeit, Kapazität, Trübung, Redoxpotential, O2-Gehalt, Impedanz und Temperatur, wobei zumindest ein Parameter ausgewählt aus Adhäsion, elektrischer Leitfähigkeit, Kapazität und Trübung, O2-Gehalt, Impedanz und Temperatur, bevorzugt Adhäsion, erfasst wird,
- – Korrelation der erfassten Parameter,
- – Ausgabe der berechneten Biofilmbildung.
- Contacting the measurement order with the fluid, wherein the parameters to be determined are measured via the sensor device,
- Simultaneously detecting at least two parameters selected from adhesion, electrical conductivity, capacitance, turbidity, redox potential, O 2 content, impedance and temperature, wherein at least one parameter selected from adhesion, electrical conductivity, capacitance and turbidity, O 2 content, impedance and temperature, preferably adhesion, is detected,
- Correlation of the detected parameters,
- - Output of the calculated biofilm formation.
Die Kontaktierung der Messanordnung kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Bei einer kontinuierlichen Kontaktierung wird das Fluid mit den enthaltenen Mikroorganismen mittels einer Pumpeinrichtung kontinuierlich im Kreislauf gepumpt. Bei einer diskontinuierlichen Kontaktierung wird zunächst das Fluid, wie etwa ein Medium der Messanordnung zugeführt und nachfolgend die Mikroorganismen zugegeben. The contacting of the measuring arrangement can be carried out continuously or discontinuously. In a continuous contacting the fluid is continuously pumped with the microorganisms contained by means of a pumping device in the circulation. In a discontinuous contacting, the fluid, such as a medium, is first fed to the measuring arrangement and subsequently the microorganisms are added.
Die Ausgabe der berechneten Biofilmbildung kann dabei beispielsweise grafisch über die Bedienoberfläche der Software erfolgen.The output of the calculated biofilm formation can take place, for example, graphically via the user interface of the software.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Messsignale der Quarzkristallmikrowaage mittels der Sensoreinrichtung über die Messung der Impedanz erfasst.In one embodiment of the invention, the measurement signals of the quartz crystal microbalance are detected by means of the sensor device via the measurement of the impedance.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden elektrische Parameter ausgewählt aus Widerstand, Leitfähigkeit und Kapazität zwischen den Elektroden ermittelt, wobei bevorzugt der Widerstand zwischen zwei, in einem definierten Abstand liegenden Elektroden gemessen wird. Durch den definierten Abstand lassen sich nachfolgend konkrete Aussagen hinsichtlich der elektrischen Parameter treffen, da die Messbedingungen für die Parameter sich aufgrund des definierten Abstands nicht verändern. Unter einem definierten Abstand wird dabei vorliegend ein fest vorgegebener Abstand der Elektroden verstanden, welcher über die Messdauer konstant verbleibt.In a further embodiment of the invention, electrical parameters selected from resistance, conductivity and capacitance between the electrodes are determined, wherein the resistance is preferably measured between two electrodes lying at a defined distance. Due to the defined distance, specific statements regarding the electrical parameters can be made below, since the measurement conditions for the parameters do not change due to the defined distance. In the present case, a defined distance is understood to mean a fixedly predetermined distance of the electrodes, which remains constant over the duration of the measurement.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems und Verfahrens zur Bestimmung der Biofilmbildung in Fluiden.Another aspect of the invention relates to the use of a system and method of the invention for determining biofilm formation in fluids.
Die in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the specification and the claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen anhand folgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following embodiments, without limiting the invention to these.
Dabei zeigen die The show
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist in den
Die Durchflusskammer
Im Fall einer kontinuierlichen Probenführung werden diesem Minimalmedium von Beginn an Mikroorganismen, wie etwa E. coli SM2029 Genotyp: ara, (lacpro), thi attb::bla-Pa1/04/03-gfp*-T0/pOX38km traD411 (Wagner et al., Eng. Life Sci. 2013,00, 1–9) zugesetzt, wobei das Medium mit den Mikroorganismen die ganze Zeit im Kreislauf mittels einer nicht näher dargestellten Pumpeinrichtung gepumpt wird. Alternativ kann bei einer diskontinuierlichen Probenführung anfangs zunächst nur das Medium in die Kammer
Im weiteren Verlauf wird die Probe durch die gesamte Messkammer
Vorteilhaft ist dabei beispielsweise die Verwendung von Mikroorganismen mit fluoreszierenden Eigenschaften, wodurch eine Überwachung vereinfacht werden kann. It is advantageous, for example, the use of microorganisms with fluorescent properties, whereby monitoring can be simplified.
Während eines Messintervalls (ca. 3 min) werden erst die Messsignale der QCM-Daten über die Messung der Impedanz erfasst und dann der Widerstand zwischen den nicht näher dargestellten Elektroden
Aufgrund von vorherigen Simulationsuntersuchungen konnten die Geometrie der einzelnen Sensoren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- System zur Bestimmung der Biofilmbildung System for the determination of biofilm formation
- 22
- Durchflusskammer Flow chamber
- 33
- Einlassventil intake valve
- 44
- Sensoreinrichtungen sensor devices
- 55
- Sensoreinrichtung für QCM Sensor device for QCM
- 66
- transparenter Bereich transparent area
- 77
- Elektroden electrodes
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015209729.3A DE102015209729B3 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | Microfluidic, multi-parametric sensor system for the determination of biofilm formation in fluids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015209729.3A DE102015209729B3 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | Microfluidic, multi-parametric sensor system for the determination of biofilm formation in fluids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015209729B3 true DE102015209729B3 (en) | 2016-09-15 |
Family
ID=56801226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015209729.3A Expired - Fee Related DE102015209729B3 (en) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | Microfluidic, multi-parametric sensor system for the determination of biofilm formation in fluids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015209729B3 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060217893A1 (en) * | 2005-01-07 | 2006-09-28 | Yanbin Li | Method for detecting an unknown contaminant concentration in a substance |
| US20090203000A1 (en) * | 2007-02-16 | 2009-08-13 | Drexel University | Detection of nucleic acids using a cantilever sensor |
| US20140014536A1 (en) * | 2006-03-09 | 2014-01-16 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for target detection using electrode-bound viruses |
| US20140073515A1 (en) * | 2006-10-10 | 2014-03-13 | Oakland University | Microorganism detection and analysis using carbohydrate and lectin recognition |
-
2015
- 2015-05-27 DE DE102015209729.3A patent/DE102015209729B3/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060217893A1 (en) * | 2005-01-07 | 2006-09-28 | Yanbin Li | Method for detecting an unknown contaminant concentration in a substance |
| US20140014536A1 (en) * | 2006-03-09 | 2014-01-16 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for target detection using electrode-bound viruses |
| US20140073515A1 (en) * | 2006-10-10 | 2014-03-13 | Oakland University | Microorganism detection and analysis using carbohydrate and lectin recognition |
| US20090203000A1 (en) * | 2007-02-16 | 2009-08-13 | Drexel University | Detection of nucleic acids using a cantilever sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2057459B1 (en) | Method and apparatus for the detection of living phytoplankton cells in water | |
| EP3129326B1 (en) | System and method for detecting biofilm growth in water systems | |
| DE102011088235A1 (en) | Sample preparation device for an analysis device for determining a measured variable of a liquid sample | |
| DE102012102296A1 (en) | Measuring assembly has analyzer for automated determination of measuring parameters of liquid and sample preparation equipment, where control unit is equipped with sample preparation equipment for bidirectional data communication | |
| CN109415754A (en) | For monitoring the process of the concentration of the bacterium in water distribution networks | |
| DE69927290T2 (en) | BIODIVERSITY MONITORING DEVICE AND METHOD FOR MONITORING OR PROMOTING BIOVEER POLLUTION | |
| Carafa et al. | Characterization of river biofilm responses to the exposure with heavy metals using a novel micro fluorometer biosensor | |
| DE102015209729B3 (en) | Microfluidic, multi-parametric sensor system for the determination of biofilm formation in fluids | |
| DE202008009938U1 (en) | sensor system | |
| EP3234595B1 (en) | Method and measuring device for determination of the growth rate of biofilm | |
| DE202011051637U1 (en) | Arrangement for the treatment of liquids, in particular for water treatment | |
| EP2887054B1 (en) | Measurement method for an optochemical sensor | |
| DE102007022323A1 (en) | Multi-parameter measuring system for determining analytic parameter of e.g. blood, has physiochemical sensor either integrated into multi-parameter measuring device or connected with device as separate part over cable | |
| Huang et al. | Effects of phosphate and silicate on stiffness and viscoelasticity of mature biofilms developed with simulated drinking water | |
| DE102019204668A1 (en) | Measuring device for detecting particles in a pipeline and pipeline | |
| DE10341397A1 (en) | In-line monitoring arrangement for fouling, e.g. biological slime or inorganic scale, in papermaking, food and beverage industries, employs differential measurement of turbidity by light transmission in two independent test cells | |
| DE102013011495A1 (en) | Method for determining the concentration of a substance in a deformable container | |
| EP3521441B1 (en) | Measuring device and method for determining the contamination level of process fluids | |
| AT409190B (en) | Contamination monitor | |
| AT500427B1 (en) | DEVICE FOR ANALYZING INGREDIENTS OF A SAMPLE | |
| DE102015119756B3 (en) | Mixing device for mixing a bioreactor comprising a synchronization device | |
| McGlennen | Electrochmical impedance spectroscopy biosensor platform for evaluation of biofilm | |
| DE102022108009A1 (en) | Biofilm sensor and method for biofilm detection | |
| DE102007053221B4 (en) | Method for determining and / or monitoring the growth of a biological substance in a medium | |
| DE102017123499A1 (en) | Method for determining a sensor quality of a sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final | ||
| R082 | Change of representative | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |